авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

М. И. Ботов, В. А. Вяхирев, В. В. Девотчак 

ВВЕДЕНИЕ  В  ТЕОРИЮ 

РАДИОЛОКАЦИОННЫХ  СИСТЕМ 

Монография

Под редакцией М. И. Ботова

Красноярск

СФУ

2012

УДК 621.396.967

ББК 68.52

Б861

Рецензенты:

кафедра радиоэлектронных систем ФГБОУ «Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации» (протокол № 7 от 04.05.2012, зав. каф., канд. техн. наук, доц. В. К. Кульчицкий);

Д. Г. Митрофанов, ст. науч. сотр. НИЛ систем управления вой сковой ПВО Военной академии войсковой ПВО Вооруженных сил Российской Федерации им. маршала Советского Союза А. М. Васи левского, заслуженный изобретатель Российской Федерации, д-р техн.

наук, проф.

Ботов, М. И.

Б861 Введение в теорию радиолокационных систем : монография / М. И. Ботов, В. А. Вяхирев, В. В. Девотчак ;

ред. М. И. Ботов. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2012. – 394 с.

ISBN 978-5-7638-2740- В первом разделе монографии рассматриваются вопросы теории и мето дологии радиолокационных систем, приводится краткая характеристика по слереформенного состояния радиолокационной системы радиотехнических войск, обобщенной структуры и функций Единой системы организации воз душного движения на этапе ее преобразования в Аэронавигационную систе му страны. Излагаются принципы совершенствования и развития Единой ав томатизированной радиолокационной системы, обосновываются ее показа тели качества, критерии эффективности, предлагаются информационная и статистическая модели.

Во втором разделе предпринимается попытка построения концептуаль ной модели радиолокационной науки, фундаментальной схемы теории ра диолокации, основ статистической теории радиолокационной системотехни ки. Проводится синтез и анализ помехозащищенных высокоточных алгорит мов и устройств измерения угловых, времячастотных и поляризационных параметров радиолокационных сигналов.

Монография предназначена для научных работников, преподавателей, аспирантов и магистрантов, исследующих актуальные проблемы теории и методологии радиолокационных систем и радиолокационной системотех ники. Может быть полезна студентам вузов, обучающимся по укрупненным группам направлений подготовки специальностей «Электронная техника, радиотехника и связь» и «Аэронавигация».

УДК 621.396. ББК 68. ISBN 978-5-7638-2740-8 © Ботов М.И., Вяхирев В.А., Девотчак В.В., © Сибирский федеральный университет,   Предисловие ПРЕДИСЛОВИЕ  Технические научные теории, как и теории вообще, рождаются в сознании людей. Однако рождаются они не тогда, когда люди этого за хотят, и не так, как это им вздумается, а тогда, когда для этого возникают объективные (исторические, логико-методологические, научно-организа ционные, технико-технологические, социально-культурные и другие) предпосылки и основания и в соответствии с определенными закономер ностями объективного характера. И уж если отмеченные предпосылки и основания возникли, то никакие догматические представления и пред убеждения относительно необходимости теоретического описания того или иного явления не остановят самодвижение новой технической теории и ее проникновение в передовую инженерную практику. Теория радиоло кационных систем как особый технико-технологический феномен в ра диотехническом научно-дисциплинарном комплексе не является исклю чением.

Современные радиолокационные (сокращенно – РЛ) системы пред ставляют собой сложные информационно-управляющие системы реального масштаба времени, включающие совокупность средств радиолокации (СРЛ), комплексов средств автоматизации (КСА), средств приема, обработ ки, отображения и передачи информации, а также средств и технологий управления компонентами этой системы, предназначенные для информаци онного обеспечения широкого круга военно-технических, научно экспериментальных и социально-экономических задач.

Длительное время принципы построения, функционирования и разви тия таких систем разрабатывались в рамках методологии классической на учной рациональности, ориентированной на познание целого посредством познания его частей. Не случайно содержание большинства современных теоретических разработок и учебных изданий, посвященных теории и мето дологии радиолокационных систем, ограничено, в основном, проблемами разработки элементов этих систем: радиолокационных станций и средств связи, высокопроизводительных комплексов автоматизации процессов сбо ра, обработки, отображения и передачи радиолокационной информации, других радиолокационных и информационно-вычислительных комплексов, включенных в контур управления информационными потоками. Это огра ничение основывается на неявном допущении о детерминированном харак тере связей элементов (структуры) РЛ системы, второстепенности этих свя зей относительно вклада элементов системы в суммарный эффект ее функ ционирования в различных условиях внешней среды. С этой точки зрения   Предисловие  не стала исключением и соответствующая обзорная статья известных спе циалистов1, в которой сущность и содержание РЛ систем мыслится в кон тексте принципов и специфики построения того или иного радиолокатора, пусть даже самого совершенного.

В то же время технико-технологическая сложность, финансо ресурсо- и энергоемкость, существенная пространственно-временная гиб кость и мобильность такой системы, а также государственный характер ре шаемых ею задач привели к необходимости анализа протекающих здесь процессов не только под углом зрения качества отдельных элементов, но с точки зрения качества ее структурной организации и уровня информа ционной неопределенности относительно текущего и ожидаемого состоя ния (поведения) системы. Даже радиолокационная подсистема Единой системы организации воздушного движения (ЕС ОрВД), решающая сугу бо мирные задачи текущей организации и управления воздушным движе нием гражданской авиации (ГА), с интеграцией ее в Единую автоматизи рованную радиолокационную систему (ЕАРЛС) Российской Федерации приобрела явно выраженные признаки системы двойного назначения. Со ответственно и подход к исследованию таких систем уже не может бази роваться только лишь на практико-ориентированном фактуальном базисе и методе проб и ошибок2, не может быть сведен только лишь к эклектиче скому набору частных рецептов, отдельных рекомендаций или инженер ных методик, а должен включать совокупность развитых теоретических представлений об исследуемом объекте и эффективные средства и прин ципы организации современной научно-технической деятельности, то есть представлять собой диалектическое единство передовой технической теории и современной научной методологии. Одно из важнейших направ лений развития такой методологии представлено системным подходом.

Системный подход является вершиной развития междисциплинарной методологии неклассической научной рациональности и обеспечивает по знание частей на основании знания закономерностей целого и свойств це лостности. Он позволяют проводить глубокий и всесторонний анализ ос новных показателей качества функционирования сложных РЛ систем, стро Особенности развития радиолокационных систем / Р.П. Быстров [и др.] // Радиотехни ка. 2010. №9. С. 71–90.

О живучести такого подхода свидетельствует, например, современный опыт реформи рования Вооруженных сил Российской Федерации. С этой точки зрения значительный интерес представляет статья С. Волкова с символичным названием «Путем проб и ошибок». Как пишет автор, «проводимая реформа Вооруженных сил России заставляет вновь и вновь возвращаться к вопросу научного обоснования рациональной структуры Вооруженных сил нашего Отечест ва. Эта проблема актуализируется еще и потому, что ни подходы к проведению реформы, ни авторы осуществляемых в армии и на флоте масштабных преобразований широкой военной общественности неизвестны». См.: ВКО. 2010. № 2. С. 40–53.

  Предисловие ить долгосрочный адекватный прогноз наиболее вероятных направлений развития, а также проводить комплексное всестороннее исследование одной из важнейших составляющих этих систем – средств радиолокации, включая сущность заложенных в них актуальных и перспективных технических ре шений. Значение системной методологии, как и полученных на ее основе результатов, тем более существенно, что речь идет о системах государст венного масштаба, построение которых, с одной стороны, направлено на эффективное выполнение задач народно-хозяйственного и оборонного ха рактера3, а с другой – связано с огромными финансовыми затратами, неоп равданные масштабы которых могут поставить под сомнение целесообраз ность создания этой системы, экономически не менее разрушительной, чем, например, внешняя военная агрессия.

В то же время рассматриваемая системная методология, какой бы развитой она ни была и как бы грамотно она ни применялась, способна эффективно решать возложенные на нее научно-технические и технологи ческие задачи применительно к сложным системам, находящимся в ста ционарном (относительно устойчивом, асимптотическом) или близкому к нему состоянии. Однако по-настоящему сложные системы возникают и самоподдерживаются на тонкой границе хаоса и порядка: выше порого вого значения система становится неустойчивой, и любое микроскопиче ское движение (флуктуация) может вызвать быстрый лавинообразный процесс нарастания изменений, вплоть до формирования новой макро структуры или простого распада. Современные радиолокационные систе мы, включая РЛ системы Радиотехнических войск (РТВ) и ЕС ОрВД, от носятся к классу именно таких систем. Они могут определенное время на ходиться в относительно устойчивом (равновесном) состоянии. Однако в значительно более продолжительные отрезки времени, особенно при функционировании в особый (угрожаемый) период или в период ведения боевых действий, такие системы проявляют явно выраженные нелинейные свойства, пребывая далеко от равновесного состояния. В этом нелинейном мире принцип классической суперпозиции утрачивает актуальность: целое больше не равно сумме своих частей, оно не больше и не меньше, а каче ственно иное. Понятно, что для адекватного теоретического описания та Необходимость применения системного подхода к решению актуальных проблем гра жданской авиации нашла свое отражение в Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 г., где, в частности, отмечается: «Уже в ближайшее время должна быть реализована Госу дарственная программа обеспечения безопасности полетов воздушных судов гражданской авиации, которая в соответствии с рекомендациями Международной организации гражданской авиации по внедрению системного подхода к управлению безопасностью полетов определяет первоочередные цели и мероприятия с целью повышения безопасности полетов». – См.: Распо ряжение Правительства РФ №1734-р от 22. 11. 2008 г. С. 148.

  Предисловие  ких систем арсенала методологических средств традиционного системного подхода уже недостаточно.

Вместе с тем актуальные запросы практики в адекватных моделях теоретического описания того или иного фрагмента реальности или схемы проектно-инженерной деятельности недолго остаются без ответа. Общая теория и методология науки обычно достаточно скоро находят соответст вующие концептуальные схемы и методы. Не стал исключением и класс сложных (нелинейных или диффузных) систем, весьма распространенный в повседневной действительности. Поэтому в рамках современной (постне классической) научной рациональности возникла и стала успешно разви ваться новая отрасль междисциплинарного научного знания – синергетика.

Если традиционный системный подход при изучении линейных моделей различной природы интересовали процессы поддержания системного го меостаза (сохранение или реконструкция постоянного состояния) с помощью обратных связей, то в рамках синергетического подхода стали изучаться существенно неравновесные системы с точки зрения проблемы выбора дальнейшего направления развития в точках бифуркации (ветвле ния) и роли случайностей в этих процессах. Если традиционный систем ный подход базируется на линейных приближениях с медленно изменяю щимися параметрами, то в рамках синергетического подхода сложные сис темы исследуются за пределами состояния равновесия. В них изучаются существенно нелинейные, в том числе быстро развивающиеся процессы, которые при определенных условиях флуктуации (внутренней или внеш ней) могут привести систему к качественным изменениям – простому рас паду или формированию новых относительно устойчивых структур. При этом упомянутые гомеостатические процессы охватываются синергетикой как частный случай эволюционирования сложных структур. В этой связи перед идеологами и методологами РЛ систем различного назначения возни кает не только онтологическая задача исследования этих систем с точки зрения теории нелинейных процессов, но и науковедческая задача синтеза некоторого эффективного междисциплинарного подхода к их изучению.

В то же время, хотя целенаправленное выявление способов упоря дочения связей компонентов РЛ системы, обеспечивающих достижение системного (сверхсуммарного) эффекта, важно и самоценно, однако не менее важным и ценным является совершенствование и развитие уровня технической организации самих компонентов (элементов) системы. Речь идет о теории радиолокации, ее методологии и применении этих отраслей науки к решению масштабных задач синтеза перспективных радиолокаци онных станций (РЛС) с тем, чтобы наиболее адекватно отразить не только системную форму организации (структуру), но и радиолокационно   Предисловие информационную (технико-технологическую) сущность рассматриваемой системы.

Радиолокация на протяжении относительно непродолжительной исто рии своего становления и развития строилась преимущественно как эмпи рическая научная дисциплина с преобладающим в ней методом индуктив ного анализа и синтеза концептуальных положений и схемных решений на основе поэтапного перехода от детерминированного к квазидетерминиро ванному или стохастическому сигналу. При этом преодоление возника ющих фундаментальных проблем обработки сигналов на фоне внешних по мех сопровождалось последовательным усложнением исходных теоретиче ских конструктов и соответствующей идеальной модели объекта, которые, тем не менее, оставались эмпирическими. Не случайно методологическая проблема соотношения статистической теории радиолокации и статистиче ской теории радиолокационных систем до сих пор остается одной из наибо лее актуальных. Ограниченность такой модели, как и связанного с ней ме тода синтеза радиолокационных систем, проявилась уже при обработке сиг налов в сложной помеховой обстановке, когда априорная неопределенность относительно мешающих параметров сигналов и внешних помех оказалась существенной, а информативные параметры сигнала (например, угловое на правление на объект локации или доплеровский сдвиг по частоте) на фоне соответствующих видов помех стали носить энергетический характер.

В наибольшей степени ограниченность отмеченной теоретической модели проявилась на этапе измерения параметров объектов локации после адапта ции пространственных, поляризационных и времячастотных характеристик измерительного комплекса к соответствующим видам помех, сопровож дающегося существенными систематическими и флуктуационными ошиб ками измерения как на уровне отдельного радиолокатора, так и в рамках самой РЛ системы.

Традиционно обработка сигналов и измерение их параметров на фо не помех с пространственной, временной или поляризационной корреля цией относились к комплексу проблем специальной радиолокации и реша лись преимущественно в интересах национальной обороны. В рамках этого комплекса проблем и осуществлялся анализ РЛ систем оборонного харак тера с точки зрения их функционального качества. Для авиационной ра диолокации, связанной преимущественно с радиотехническим обеспечени ем полетов (РТОП) ГА, этот комплекс проблем носил второстепенный, общетеоретический или ориентационный характер. Однако с интеграцией подсистемы РТОП ГА в ЕАРЛС и, следовательно, с приобретением ею до полнительного функционального качества (качества системы двойного на значения) ситуация принципиально изменилась. Адаптация и измерение параметров сигналов на фоне пространственно коррелированных помех,   Предисловие  наряду с адаптацией к пассивным помехам, прочно вошли в комплекс про блем авиационной радиолокации в качестве наиболее приоритетных. Со ответственно приоритетными оказались и задачи анализа подсистемы РТОП с точки зрения ее структуры и организации.

В этой связи материал монографии представлен двумя разделами.

В первом рассматриваются основы теории и методологии РЛ систем, кото рые в силу их системной формы и радиолокационной сущности носят явно выраженный междисциплинарный характер. Эти теоретические и методоло гические основы посредством рассуждений частного характера с привлече нием конкретных расчетов, простых эмпирических схем и математических формул развертываются далее в некоторые теоретические представления о содержании и структуре конкретных радиолокационных систем. Посколь ку такой методологический прием отражает традиционный метод движения и развития радиолокационного знания от чувственно-конкретного к абст рактному (метод научной индукции), постольку полученные здесь знания, выводы и рекомендации не содержат фундаментальных обобщений, а носят вероятностно-достоверный, рекомендательный характер. Они нарастают, как снежный ком, и подлежат пересмотру или существенной коррекции, как только меняются начальные условия функционирования системы, то есть очень быстро устаревают. Понятно, что многие фундаментальные проблемы функционирования и развития радиолокационных систем выпадают из поля зрения такого методологического подхода, а для их удовлетворительного решения требуется разработка дополнительных частнометодических схем, последующее применение которых, тем не менее, полного успеха не гаран тирует. Во втором разделе монографии предпринята попытка разработки концептуальной модели радиолокационной науки, обобщенной структурной схемы ее теории и применения полученных теоретических обобщений и ме тодологических средств для дедуктивного синтеза ряда важнейших в инже нерной практике систем адаптивного обнаружения и измерения параметров радиолокационных сигналов в условиях априорной неопределенности отно сительно условий функционирования РЛ системы и параметров внешней среды.

В центре этого методологического подхода находится идея об образе радиолокационной науки как сложной исторически развивающейся систе мы, которая представляет собой особый тип системной организации. Такая система хотя и сохраняет саморегуляцию в качестве одного из своих ком понентов, однако историческое ее развитие сопровождается появлением новых уровней организации, которые воздействуют на ранее сложившиеся уровни, трансформируют их, видоизменяя предшествующую организацию.

В этом развитии система научного радиолокационного знания всякий раз приобретает новую целостность, несмотря на увеличение ее разнообразия   Предисловие относительно автономных подсистем. Поэтому выбор системно синергетического подхода, в том числе и к проблеме концептуализации радиолокации, вполне очевиден. Наука, выработав на определенном этапе своего развития системную методологию, не может не осознавать себя в качестве сложной, саморазвивающейся системы, характеризующейся пе реходом от одного типа саморегуляции к другому и созданием уровневой иерархии входящих в нее элементов.

Подобный подход позволил представить радиолокационную науку в виде двух научных радиолокационных систем: а) системы, направленной на выявление и адекватное отражение специфики, сущности и основных закономерностей радиолокационного взаимодействия (теоретическая радиолокация);

б) системы методологических нормативов, методических схем и приемов системотехнической деятельности, основанной на законо мерностях радиолокационного взаимодействия (радиолокационная сис темотехника).

Рассмотренные компоненты радиолокационной науки, сохраняя свою относительную самостоятельность и подчиняясь внутренним законам функционирования и развития, оказываются охваченными сложной систе мой диалектических взаимопереходов, в которой научное теоретическое знание в виде логически упорядоченной совокупности теоретических фак тов, обобщений, законов, следствий и утверждений, соответствующих критериям истинности, трансформируются в методологические принци пы и нормы системотехнической деятельности, а эмпирическое знание, снятое в процессе разработки, экспериментальной проверки и доводки но вых радиолокационных систем, технологий или методик, соответствующее критериям эффективности, трансформируется в эмпирическую основу научной радиолокационной теории. Этот сложный, исторически противо речивый процесс взаимодействия и диалектических взаимопереходов двух относительно самостоятельных форм существования радиолокационной науки отражает бесконечную спираль ее функционирования и развития.

Очевидно, что новый уровень развития радиолокационной науки, и осо бенно ее «нижнего этажа» (радиолокационной системотехники), позволяет придать сложившимся эмпирическим методам синтеза и исследования РЛ систем любого назначения новое методологическое качество. При этом теория и методология таких систем постепенно складывается в некоторую междисциплинарную отрасль научно-технического знания, позволяющую в процессе их разработки и исследования оперировать всей информацией одновременно.

Содержание монографии могло быть раскрыто на основе дедуктив ного подхода (движение и развитие радиолокационного знания от абст рактного к мысленно конкретному). При этом исходной для рассуждений   Предисловие  и выводов должна была стать фундаментальная (абстрактная) схема теории радиолокации, из которой те или иные эмпирические схемы и частные технические решения вытекали бы как закономерное следствие. Однако индуктивная логика развертывания материала, по мнению авторов, являет ся и методологически, и методически обоснованной.

Во-первых, современная теоретическая радиолокация только лишь проходит стадию концептуализации, то есть стадию формирования своего общетеоретического ядра. Столь же проблематичным является формиро вание более или менее четких теоретических представлений о РЛ системах вообще. Поэтому дедуктивное изложение материала, без предварительного описания сущности междисциплинарной методологии и специфики фун даментальной схемы теоретической радиолокации, оказалось бы достаточ но трудным для восприятия и понимания.

Во-вторых, такая логика построения монографии отражает историю становления и развития радиолокации как относительно самостоятельной научной дисциплины в радиотехническом научно-дисциплинарном ком плексе. Без учета истории развития идей радиолокации невозможно глубо ко разобраться и в современном состоянии теории радиолокационной нау ки, и в теоретических проблемах РЛ систем. С этой точки зрения упомяну тая логика имеет самостоятельную теоретическую и методологическую ценность.

В-третьих, такая логика изложения материала представляет собой, с одной стороны, классический пример использования в решении сложных проблем теории РЛ систем научных методов восхождения от чувственно конкретного к абстрактному и нисхождения от абстрактного к мысленно конкретному в их диалектическом единстве, а с другой – такой же классиче ский пример реализации принципа единства исторического и логического в познании этих систем. Без учета истории развития радиолокации в самом деле невозможно глубоко разобраться в современном состоянии радиолока ционной теории. Однако если прежние теории сопоставляются только с те ми историческими фактами, на основе которых они были созданы, а не ана лизируются с точки зрения современных теоретических представлений, как это предполагает принцип единства исторического и логического, то исто рия становления и развития радиолокационной науки оказывается не только бесконечно и неоправданно разнообразной, но и сугубо индивидуализиро ванной. Само же исследование будет представлять собой своеобразное на копление «сырого» материала, вехами в котором выступают не те или иные потребности развивающегося общества, не внутренняя логика функцио нирования и развития научно-технического знания, а деятельность раз личных исторических персонажей. Понятно, что такое индивидуализиро ванное разнообразие, столь характерное для современной методологии   Предисловие социально-гуманитарного комплекса научных дисциплин, может оказать ся лишенным внутреннего единства, без установления которого не может быть и научного подхода к синтезу и анализу РЛ систем. И если отмечен ный просчет методологии социально-гуманитарного комплекса, в силу известной ограниченности исторических рамок развития, можно отнести к издержкам ее становления, то такие просчеты применительно к техни ко-технологическому комплексу дисциплин методологически уже не оп равданы, а с точки зрения инженерной практики – даже опасны.

В-четвертых, рассматриваемый подход является наглядным свиде тельством того, каким образом частные методики, эмпирические факты, гипотезы и эмпирические закономерности, накапливаясь и систематизиру ясь, постепенно создают качественную и количественную основу для пе рехода радиолокации на теоретический уровень, поскольку любая теория не рождается на пустом месте, а выводится из соответствующего эмпири ческого знания.

Таким образом, объектом научного познания в монографии является радиолокационная система как сложная (неравновесная или диффузная) система с рефлексией. В качестве предмета научного исследования высту пают элементы теории и методологии ЕАРЛС, специфика процессов ее ста новления и развития, а также основы статистической теории радиолокационной системотехники и ее практические приложения к задачам синтеза адаптивных обнаружителей-измерителей параметров радиолокационных сигналов.

В первой главе исследуются проблемы становления теории и методологии РЛ систем, обосновывается их междисциплинарная специфика, рассматриваются общие принципы исследования операций, принципы системного, синергетического и информационного подходов как важнейшие компоненты междисциплинарной методологии, раскрываются некоторые методические приемы их применения к решению задач анализа и синтеза РЛ системы как сложной неравновесной системы с рефлексией.

Во второй главе обосновываются предпосылки создания ЕАРЛС, приводится краткая характеристика послереформенного состояния РЛ сис темы радиотехнических войск, обобщенной структуры и функций ЕС ОрВД на этапе ее преобразования в Аэронавигационную систему России (АНС). Разрабатываются принципы совершенствования и развития ЕАРЛС как важнейшей составляющей глобального информационного пространст ва страны, обосновываются показатели качества, критерии эффективности, информационная и статистическая модели подобного класса систем.

В третьей главе исследуются науковедческие (общетеоретические и методологические) аспекты радиолокации как относительно   Предисловие  самостоятельной научной дисциплины, предпринимается попытка построения концептуальной модели радиолокационной науки, обобщенной структуры теории радиолокации и ее фундаментальной схемы, рассматриваются основные формы научного радиолокационного знания и их взаимосвязь.

В четвертой главе излагаются основы статистической теории радиолокационной системотехники;

предпринимается попытка построения концептуальной модели (фундаментальной схемы) теории обработки радиолокационных сигналов на фоне коррелированных помех различной пространственно-временной структуры;

проводится синтез и анализ алгоритмов непрерывной и дискретной оценки корреляционной матрицы помех и ей обратной, алгоритмов оценки весового вектора системы адаптивной пространственно-временной обработки сигналов в РЛС с фазированной антенной решеткой (ФАР);

проводится синтез и анализ адаптивных измерителей угловых, времячастотных и поляризационных параметров сигналов в условиях внешних помех.

Авторы выражают признательность рецензентам Д.Г. Митрофанову, доктору технических наук профессору заслуженному изобретателю Рос сийской Федерации (Военная академия войсковой ПВО имени маршала Советского Союза А.М. Василевского) и В.К. Кульчицкому, кандидату технических наук доценту (Санкт-Петербургский государственный уни верситет гражданской авиации) за замечания и рекомендации, способст вующие улучшению содержания монографии.

Раздел 1  ЕДИНАЯ  АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ  РАДИОЛОКАЦИОННАЯ  СИСТЕМА:   ОСНОВЫ  ТЕОРИИ  И  МЕТОДОЛОГИИ  Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  Глава 1. ТЕОРЕТИКО­МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ  ОСНОВАНИЯ  И  ПРИНЦИПЫ  ПОСТРОЕНИЯ  РАДИОЛОКАЦИОННЫХ  СИСТЕМ  1.1. Теоретические основания   радиолокационных систем  В науковедении научная теория рассматривается как высшая сис темная форма организации научного знания, достоверно и адекватно опи сывающего и объясняющего соответствующий фрагмент объективной или субъективной реальности средствами собственного понятийно категориального аппарата (научного языка). В отличие от произвольного теоретического знания научная теория обладает некоторыми существен ными признаками, к которым относят:

1. Предметность. Все термины, понятия, категории и утверждения науч ной теории должны относиться к одной объектной или предметной области.

2. Адекватность (полнота). Язык теории, ее основные понятия, кате гории, принципы, модели и т. д. должны описывать все возможные ситуа ции в отражаемой объектно-предметной области.

3. Интерпретируемость. Теория должна раскрыть смысл объекта в двух аспектах:

а) эмпирическом – установить связи между теоретическим языком и набором опытных показателей (например, сравнить числовые значения формул и данных статистического моделирования или эксперимента);

б) семантическом – установить отношения содержания понятий тео рии и признаков реальных объектов.

4. Проверяемость. Следствия теории должны позволять проверить степень соответствия теории ее реальным объектам.

5. Истинность. Основные утверждения теории достоверно (правиль но, точно, надежно) устанавливаются (в отличие, например, от гипотез, где достоверность вероятностна).

6. Системность. Научная теория объединяет известные знания об объекте (предмете) субординационными (между уровнями) и координаци онными (по одному уровню) связями в единую систему4.

Подобное представление о научной теории сложилось в рамках упоминавшейся выше классической научной рациональности на базе Науковедение: Фундаментальные и прикладные аспекты / М.И. Ботов [и др.];

ред.

В.П. Каширин. Красноярск, 1998. С. 36.

Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  дисциплин естественнонаучного цикла, в первую очередь, – теоретиче ской физики. Основным критерием научности таких теорий является ис тинность соответствующего научного знания. В то же время, научные теории как таковые малоинтересны обществу, если они не обусловлены практикой, не доведены до уровня практических инженерных рекоменда ций. В отличие от естественнонаучной теории, имеющей самостоятель ную научную ценность, техническая теория приобретает определенную социальную значимость и методологическую ценность только лишь в ее нацеленности на решение актуальных задач инженерной деятельности и ее методологии. Поэтому научно-техническая теория имеет многоуров невую и значительно более сложную структуру, чем любая естественно научная теория, а в качестве основного критерия научности здесь высту пает эффективность научно обоснованной инженерной деятельности.

В более или менее строгом виде признаки дисциплинарной организа ции технического знания, обобщенная структура научно-технической дисци плины, формы научно-технического знания и их диалектика, а также струк тура научно-технической теории и ряд ее практических приложений рас смотрены в 3-й главе на примере радиолокационной науки. Полученные здесь теоретические положения, выводы и методологические принципы по зволяют решить ряд актуальных задач обнаружения РЛ сигналов и измерения их параметров в условиях существенной априорной неопределенности отно сительно параметров внешних помех и неинформативных параметров сигна лов, разработать ряд важных технических решений для адаптивных РЛС ши рокого функционального назначения. В то же время, сущностные характери стики РЛ систем не могут быть сведены только лишь к боевым возможно стям конкретной радиолокационной станции. Являясь формой структурной организации множества РЛС, любая РЛ система уже в силу закона перехода количественных изменений в качественные приобретает специфические свойства целостности, не сводимые к свойствам отдельной РЛС или их не структурированной совокупности. Поэтому проблема разработки теоретиче ских и методологических оснований РЛ систем оказывается значительно ши ре методологических возможностей радиолокационной науки и не лишена противоречия, которое генетически связано со спецификой этой системы как объекта теоретического исследования, вытекает из нее.

Во-первых, РЛ системы представляют собой разновидность целена правленных (социальных) систем, то есть их строение и функционирова ние подчиняется законам человеческой деятельности. В этом качестве РЛ системы являются объектом общей теории технологии, поскольку основ ным свойством человеческой деятельности является технологичность.

Во-вторых, отдельная РЛС приобретает определенную функциональную (тактическую) ценность только как компонент некоторой целостности, Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  результат функционирования которой превышает суммарный результат функционирования независимых РЛС. С этой точки зрения РЛ системы представляют собой объект общей теории систем и системной (междис циплинарной) методологии. И, в-третьих, основным элементом любой РЛ системы является конкретная РЛС, представляющая собой результат материализации основных закономерностей и принципов радиолокаци онного взаимодействия посредством соответствующих устройств и тех нологий. С этой точки зрения такая система является объектом соответст вующей научно-технической дисциплины – теоретической радиолокации и ее методологии. Это значит, что теория и методология РЛ систем имеют явно выраженный междисциплинарный характер, а процедуры их разра ботки оказываются значительно более сложными, чем подобные проце дуры построения теории и методологии конкретной научно-технической дисциплины, включая радиолокацию.

Создание любой междисциплинарной теории или метатеории начи нается с выявления некоторого концептуального ядра, которое позволило бы объединить в устойчивую целостность достаточно разрозненные, ино гда противоречивые или взаимоисключающие отрасли частнодисципли нарного научного знания. На начальном этапе формирования теории таким ядром (структурно-функциональным каркасом) выступают научные кар тины мира, называемые иногда (в зависимости от степени общности) дис циплинарными (междисциплинарными) онтологиями. В случае относи тельно зрелой теории в качестве ее концептуального ядра выступает так называемая фундаментальная теоретическая схема. Очевидно, что и при обосновании теории РЛ систем возникает необходимость поиска или вы бора концептуального ядра, способного придать всем перечисленным вы ше отраслям научного знания свойства системной целостности. С опреде ленной степенью обоснованности можно предположить, что такое концеп туальное ядро может быть позаимствовано из общей теории технологии.

1.1.1. Технологический компонент теории   радиолокационных систем  Приоритет технологической специфики РЛ системы относительно ее системной формы и радиолокационной сущности объясняется многими фак торами. Во-первых, будучи разновидностью целенаправленной (социальной) системы, ассимилирующей в собственных внутренних законах функциони рования технологические способы оперирования субъектом деятельности средствами радиолокации, комплексами средств автоматизации и средствами связи в соответствии с некоторой целью, РЛ система одновременно с этим Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  сама является средством человеческой деятельности более высокого уровня организации. В частности, для РЛ системы оборонного характера (РЛ системы радиотехнических войск) более высоким уровнем организации (надсистемой) являются противовоздушная оборона (ПВО) и Военно воздушные силы (ВВС) страны. Для РЛ системы ГА в качестве надсисте мы выступает ЕС ОрВД, трансформируемая в настоящее время в АНС России. Во-вторых, основной ее функциональный элемент – радиолока ционная станция – является ни чем иным, как технической формой мате риализации технологии радиолокационного взаимодействия, поскольку всякой технической системе предшествует соответствующая технология.

Поэтому выбор структуры, физических и системных принципов построе ния РЛС изначально подчиняется законам технологии и только потом – законам строения и функционирования технических (в данном случае – радиолокационных) систем. В-третьих, технологическое движение пред ставляет собой одну из социальных форм движения материи и относи тельно целенаправленных систем наделено свойством всеобщности.

Центральной категорий в технологической теории является категория «взаимодействие», поскольку возникновение, функционирование и разви тие любого объекта связано с взаимным воздействием среды на объект, а объекта – на среду, то есть с их взаимодействием. Не случайно Ф. Энгельс в свое время заметил: «Мы не можем пойти дальше познания этого взаимо действия именно потому, что позади его нечего больше познавать»5. Поэто му радиолокационное взаимодействие, как всякое целенаправленное взаи модействие, помимо естественных (физических) законов, подчиняется зако нам технологии человеческой деятельности, которая, как неотъемлемый компонент социальных систем, представляет собой целесообразное, опосред ствованное и преобразовательное взаимодействие человека с окружающей действительностью (рис. 1.1). Деятельность изначально протекает в соот ветствии с некоторой совокупностью принципов, требований, правил и мето дов, в которых коллективный или индивидуальный субъект раскрывается че рез социальные и индивидуальные потребности, мотивы, цели и способы (методы)6 деятельности, а собственно деятельность – через объект, процесс и конечный результат этой деятельности. Понятие процесса, в свою очередь, раскрывается через технологии и средства деятельности.

Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 20. С. 570.

Напомним, что способы (методы) относятся к субъектной сфере деятельности;

спосо бов (и методов) в объективной природе не существует, они существуют только в сознании че ловека. Напомним также, что альтернативой технологии выступает искусство человеческой деятельности. В первом случае деятельность основывается на логическом познании и научной технологической теории, а во втором – на чувственном познании, на интуиции и частном опыте субъекта.

Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  Способы Объект Технологии (методы) Цели Субъект Процесс Деятельность Мотивы Результат Средства Потреб ности Рис. 1.1. Атрибутивная схема деятельности (по В.В. Беличу) В рамках такой обобщенной структуры деятельности технологическая специфика радиолокационного взаимодействия проявляется: а) в целена правленности процесса (цель взаимодействия планируется заранее и, безус ловно, достигается);

б) в целесообразности (все компоненты процесса ра диолокационного взаимодействия, то есть объекты взаимодействия, радио локационные методы и средства их реализации, посредством упомянутой ранее технологической функции технологического средства оптимальным образом объединяются вокруг цели взаимодействия, а текущий результат этого взаимодействия подлежит оценке, диагностированию и коррекции);

в) в операциональности (процесс радиолокационного взаимодействия и ле жащие в основе этого взаимодействия методы предполагают определенную логику социальных, тактических (функциональных) и технических дейст вий и операций);

г) в опосредствованном характере (субъект деятельности между собой и предметом технологического воздействия – радиолокацион ной целью, внешней средой, воздушным противником и т. д. – размещает:

1) либо модифицированный предмет природы (например, огневое средство поражения в виде боевой части ракеты);

2) либо преобразованный природ ный процесс в форме зондирующего сигнала РЛС;

3) либо саму РЛ систему как информационно-техническую подсистему системы ПВО или аэронави гационной системы России в случае взаимодействия последних с объектами локации);

д) в функционировании и развитии процесса радиолокационного взаимодействия в соответствии с принципом самоорганизации или автома тизма (самодвижение, саморазвитие, самоконтроль, самонастройка (адапта ция) и т. д.), согласно которому технологический процесс в логическом пре деле должен протекать самостоятельно, без непосредственного участия в нем человека, но целенаправленно и под контролем человека. В этом слу чае сам человек (индивидуальный или коллективный субъект деятельности) занимает место за пультом управления.

Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  Технологическая теория основывается на предметно-практической дея тельности и опирается на некоторый эмпирический материал. Переход от эм пирической базы к теоретическим конструкциям осуществляется тогда, когда фиксируется элементарное технологическое взаимодействие объекта техноло гического изменения и технологического средства (взаимодействие той части технологического средства – природного процесса или орудия труда, – которая непосредственно воздействует на предмет технологического преобразования).

Это основная фаза закладки технологической теории. Учитывая программу, совокупность определенных принципов, допущений, идеализаций и постула тов, исследователь строит идеальный объект технологической теории.

Выбранное и подвергнутое идеализации элементарное технологиче ское взаимодействие приобретет необходимое количество параметров, оп ределяющих предмет технологического изменения (вещество, энергия, информация), природу технологического взаимодействия (физическая, хи мическая, биологическая и социальная), виды (этапы) технологического изменения (получение, преобразование или трансформация, передача и сохранение). Перечисленные категории («предмет технологических из менений», «природа технологических взаимодействий» и «этапы техноло гических изменений»), называемые теоретическими конструктами, будучи охваченными некоторой системой взаимосвязей, образуют матрицу все общей технологии, или технологическую матрицу (рис. 1.2)7, которая в теории технологии выполняет функцию фундаментальной теоретической схемы, а для РЛ системы – функцию концептуального ядра и структурно функционального каркаса искомой междисциплинарной теории.

Здесь важно подчеркнуть, что компоненты каждой из параметриче ских осей технологической матрицы не функционируют сами по себе, а находятся в диалектической зависимости. Так, биологическая природа взаимодействий органически включает в себя физическую и химическую, а социальная – и физическую, и химическую, и биологическую. Энергия, как объект технологического изменения (преобразования), органически включает в себя вещество, а информация – и энергию, и вещество. Други ми словами, технологическое движение информации в диалектически сня том виде включает в себя технологическое движение вещества и энергии.

Применительно к РЛ системе это, например, означает, что при выборе ее показателей качества и критериев эффективности, помимо чисто информа ционных, необходимо вводить и вещественно-энергетические (стоимостные и ресурсные) показатели.

Каширин В.П. Философские вопросы технологии. Томск, 1988. С. 64–176;

Техническое творчество: теория, методология, практика: Энциклопедический словарь-справочник / ред. :

А.И. Половинкин, В.В. Попов. М.: НПО «Информ-система», 1995. С. 202–205.

Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  Z Природа техно- Социальная Виды тех логических нологиче Биологи взаимодействий ского изме ческая Химическая нения объ ектов Физическая Y Вещество Получение Передача Хранение Преобразование Энергия Информация Х Предмет технологиче ских взаимодействий Рис. 1.2. Структура технологической матрицы Рассматриваемый идеализированный объект (матрица всеобщей тех нологии), выраженный в развернутой системе понятий, становится конст руктивной моделью, которая в дальнейшем подвергается анализу, транс формации или перестройке. Генерируемые гипотезы, частные теоретиче ские схемы, наиболее устойчивые, существенные повторяющиеся связи теоретических конструктов технологической матрицы (законы) относятся именно к этой модели. В частности, ведущим законом технологического движения, одновременно представляющим собой генеральную линию тех нического прогресса, является закон перехода технологической функции человека к технологическому средству. Из этого закона вытекают два следствия. Первое – коренные (качественные) изменения в технологиче ском движении и/или взаимодействии связаны не вообще с переходом тех нологической функции человека к технологическому средству, а с перехо дом этой функции на уровне элементарного технологического взаимодей ствия. Второе – в технологическом процессе в качестве технологического средства должен выступать не модифицированный предмет природы, а ис кусственный природный процесс, протекающий в целесообразных рамках созданных человеком технических структур. При этом весь технологиче ский процесс подчиняется принципу автоматизма, который в логическом пределе организует этот процесс по принципам самодвижения, самооцен Технологическая функция технологического средства представляет собой все много образие действий и операций над предметами технологического преобразования, выполняемых с помощью технических объектов и техники в целом.

Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  ки, самоконтроля, адаптации (самообучения) и т. д., то есть без непосред ственного участия в нем человека и при эпизодическом внешнем контроле с его стороны.

Вторым важным законом технологического движения (взаимодейст вия) является закон определяющего значения технологической функции от носительно содержания (компонентного состава) и структуры (устойчи вой системы внутренних связей) технологического средства. Технологиче ская функция целесообразно связывает все материальные компоненты тех нических объектов в единое целое. Она же определяет способ интеграции всего многообразия технических объектов в единую систему техники. Этот объективный закон развития технического объекта (технической системы или системы техники) реализуется через дифференциацию, специализацию и упрощение, которые являются одной из технологических и материаль ных предпосылок развития техники. Отсюда вытекают такие следствия:

а) техника сама по себе как совокупность средств деятельности не пред ставляет собой никакого самостоятельного значения. Она тогда приобрета ет определенную практическую значимость, когда движение всей ее струк туры подчинено технологическим функциям преобразования (переработ ки) вещества, энергии и информации. Иными словами, в качестве связи элементов технического объекта выступает технологическая функция, а сами материальные технические элементы становятся ее оформлением;

б) для передачи технологической функции человека технологическому средству технологический процесс должен быть предельно расчленен на элементарные технологические акты (операции). Только предельно рас члененные и упрощенные операции могут быть переданы техническому средству, а успешное функционирование и развитие последнего возможно с учетом передовых достижений науки и техники.

Третий закон технологического движения отражает детерминацию технологических способов (методов), средств, технологий, предмета и результата деятельности технологической целью. Технический про гресс, а в рассматриваемом случае – диалектический характер противоре чий между потребностями развивающегося общества (например, в объеме и качестве аэронавигационного обеспечения ГА) и информационными возможностями соответствующей РЛ системы изменяет исходные потреб ности, мотивы и цели деятельности РЛ системы (рис. 1.1). Развитие же це лей формирует новые технологические функции и соответствующие им форму и структуру технических объектов (РЛС, комплексов средств авто матизации, средств связи и т. д.), отражая бесконечную спираль техноло гического движения вещества, энергии и информации.

Трансформация основ технологической теории к проблемам теорети ческого описания РЛ системы связана: а) с конкретизацией природы техно Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  логических взаимодействий по одному из четырех выше перечисленных ви дов или форм движения материи (физическая, химическая, биологическая, социальная – рис. 1.2);

б) с конкретизацией предмета технологических изме нений или взаимодействий (вещество, энергия, информация);

в) с выявлени ем специфики элементарного технологического взаимодействия, то есть с выявлением той части технологического средства (природного процесса, орудия), которая непосредственно воздействует на предмет технологического преобразования, вызывая в нем соответствующие изменения.

Очевидно, что для РЛ системы предметом взаимодействия является информация. Природа этого взаимодействия (технологического движения информации) определяется социальной спецификой, а само это технологиче ское взаимодействие носит явно выраженный информационный характер.


Элементарное технологическое (радиолокационное) взаимодействие тоже имеет свою специфику. На уровне конкретной РЛС оно, в первую очередь, представляет собой взаимодействие зондирующего сигнала с объектом ра диолокации. На уровне некоторой локальной РЛ подсистемы оно представ ляет собой взаимодействие совокупности РЛ сигналов этой подсистемы с по током воздушных целей, находящихся в зоне обнаружения последней. Нако нец, на уровне самой РЛ системы оно представляет собой взаимодействие всей совокупности РЛ сигналов с потоком воздушных целей, находящихся в пределах радиолокационного поля. Соответственно технологическим сред ством этого радиолокационного взаимодействия будут: в первом случае – зондирующий сигнал РЛС, во втором – конкретная РЛС, а в третьем – РЛ подсистема необходимого уровня детализации (например, на уровне радио технического полка или зоны аэронавигационного обслуживания ГА).

В свою очередь, сама РЛ система является средством в технологии информа ционного взаимодействия некоторой надсистемы, подчиняясь, как было ука зано выше, той технологической функции, которая ей определена технологи ческой целью этой надсистемы.

С учетом введенной специфики РЛ взаимодействия можно конкрети зировать сформулированные выше следствия из закона перехода техноло гической функции от человека к технологическому средству. В частности, качественных (принципиальных) изменений показателей качества (так тико-технических параметров или боевых возможностей) конкретной РЛС можно достичь только лишь на уровне взаимодействия зонди рующего сигнала с объектом локации, изменив либо физическую при роду (например, за счет перехода от тепло- к радиолокации или наоборот), либо характер (например, за счет перехода от совмещенной к многопози ционной радиолокации), либо параметры (например, за счет перехода от узкополосных к широкополосным сигналам) этого взаимодействия. Каче ственных изменений боевых возможностей РЛ подсистемы можно достичь Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  подобным образом, выбрав в качестве элементарного технологического средства отдельную РЛС (с учетом возможности изменения существую щих в этой подсистеме внутрисистемных связей). Наконец, качественных изменений боевых возможностей РЛ системы в целом можно достичь, вы брав в качестве элементарного технологического средства отдельную РЛ подсистему с учетом всех предшествующих форм РЛ взаимодействия, во шедших в рассматриваемое макровзаимодействие в диалектически снятом виде. Второе же следствие закона перехода технологической функции чело века к технологическому средству указывает, в частности, на то, что усили вающаяся тенденция к автоматизации процессов сбора, обработки и пере дачи радиолокационной информации (РЛИ) проявляется как одна из основ ных закономерностей развития современных РЛ систем различного функ ционального назначения9.

Следствие об определяющем значении технологической функции относительно технологического средства проявляется в РЛ системе как закон детерминации физической природы, принципов построения и структуры технологического средства (в рассматриваемом случае:

а) зондирующего сигнала для РЛС, б) радиолокационной станции для РЛ подсистемы, в) РЛ подсистемы для всей РЛ системы) той технологиче ской функцией, которую выполняет это средство в общем технологиче ском движении РЛИ. Поэтому любая военно-техническая или авиацион но-транспортная политика, планирующая качественный скачок в области развития соответствующей РЛ системы, должна в первую очередь ставить задачи не количественного накопления РЛ техники (ведущего к застою и отставанию), а роста передовых базовых технологий. Отмеченная зави симость технологического средства от выполняемой им технологической функции позволяет объяснить и феномен морального старения того или иного образца РЛ техники, когда при изменении технологии взаимодей ствия и, следовательно, технологической функции этого образца в рамках РЛ системы, только что сошедшая с конвейера завода РЛС оказывается бесполезной. Пример тому – выпуск автономных радиовысотомеров се рии ПРВ при массовом выпуске трехкоординатных РЛС.

Достаточно показательный пример игнорирования закона зависимости технологического средства от выполняемой им технологической функции мы обнаруживаем в процессе анализа идеологии построения современных авто матизированных систем управления ПВО. Как пишет в этой связи А. Лито шенко, «проблема автоматизации вопросов управления радиотехническими Важно подчеркнуть, что автоматизация тех или иных процессов одновременно пред полагает и высокий уровень их технологизации. Это положение отражает содержание одного из постулатов кибернетики. По едкому замечанию основателя отечественной школы киберне тики академика В.М. Глушкова «нельзя автоматизировать бардак».

Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  войсками оставалась проблемой руководства этого рода войск. И руководи тели РТВ совместно с руководителями ОПК решали ее в рамках своего по нимания этих задач: нужно попытаться максимально переложить на машину то, что вручную делают работающие в данном управлении офицеры. Точно такая же ситуация в истребительной авиации и в зенитно-ракетных войсках.

В результате на Центральном командном пункте на рабочем месте главноко мандующего ВВС находятся… минимум восемь автоматизированных рабо чих мест… Разумеется, реально управлять войсками в такой ситуации чело век… не сможет». Речь идет о том, что при оптимизации процесса управления войска ми необходимо в первую очередь автоматизировать технологическую функцию самого главнокомандующего как основного субъекта управления в рамках рассматриваемой системы и как основного средства управления этой системой в рамках надсистемы (в рамках Вооружённых сил Россий ской Федерации). Только в этом случае, в силу закона зависимости содер жания и структуры технологического средства от выполняемой им техно логической функции (в рассматриваемом случае АСУ ЦКП – автоматизи рованной системы управления Центральным командным пунктом), на ра бочем месте главнокомандующего будет действительно находиться всего лишь одно оконечное (выходное) устройство, позволяющее ему эффектив но и в полном объеме управлять войсками. В кибернетике это положение соответствует одному из ее основных постулатов, согласно которому ав томатизация управления будет успешной только в том случае, когда ею непосредственно занимается лицо, в интересах которого создается АСУ и кто будет сам работать на средствах этой системы.

Подобные комментарии можно продолжить, однако все они затра гивают только лишь некоторые принципы технологического подхода и не в состоянии заменить целостную теорию технологического движе ния информации в рамках РЛ системы. Очевидно, что задача построения такой теории все еще ждет своего решения. Так, рассмотрим возможную структуру технологического дисциплинарного комплекса, который мо жет сформироваться или на который можно будет ориентироваться в процессе построения упомянутой теории. Разработкой такого дисцип линарного комплекса занимается отрасль прикладного науковедения, называемая техноведением.

Теоретический проблемный блок техноведения объединяет дисцип линарный комплекс технико-технологических наук, объектом которого Литошенко А. АСУ: выбор вектора развития // ВКО [эл. ресурс] http://vko.ru/DesktopModules/Articles/ArticlesView.aspx?tabID=320&ItemID=158&mid=2892&wve rsion=Stagin.

Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  является: а) диалектика техники как определенной формы материи, конст руктивно организованной в технологическое средство в соответствии с технологической функцией и б) диалектика технологии как некоторого реального процесса, как специфической формы движения материи. Отно сительно характера протекающих в этом дисциплинарном комплексе про цессов и специфики взаимосвязи технических и технологических наук здесь еще далеко не все ясно. Что касается структуры технологических на ук, то сложившийся здесь дисциплинарный комплекс принято подразде лять на два уровня: теоретическая технология и инженерно технологические дисциплины. Теоретическая технология, в свою очередь, включает технологические науки широкого спектра: теоретические (фун даментальные, частные, специальные) и эмпирические (результат при кладных теоретических исследований). Инженерно-технологические нау ки также подразделяются на два уровня: инженерно-технологическая ме тодология и инженерно-технологическое проектирование. Объединяется отмеченный комплекс объектом исследования (технология), взаимосвязью соответствующих форм деятельности (технологическая деятельность) и, следовательно, идеальной общностью их конечных продуктов. Расчле няется этот дисциплинарный комплекс качественно различным уровнем предмета исследования, выраженным в целях, средствах и результатах.

Теоретическая технология, как это было показано выше, занимается изучением и описанием своих технологических объектов в виде абстракт ных теоретических моделей, то есть производством знаний, выполняя тра диционно познавательную функцию, направленную на саморазвитие науки и движение к сущности технологии и ее законам. Ее предмет – процессы технологического взаимодействия. Цель – изучить и описать закономерно сти взаимодействия технологического средства и предмета технологиче ского преобразования, установить параметры и условия протекания техно логических процессов на пути движения предмета технологического пре образования к ожидаемому технологическому продукту. Ее результат – теория технологии как системная форма организации соответствующего знания, адекватно отражающего сущность технико-технологического фе номена средствами собственного научного языка. Теоретическая техноло гия является теоретическим базисом для инженерно-технологических наук.


Инженерно-технологические науки носят четко выраженную прак тическую направленность, а их знания – методологический и конструктив ный характер. В качестве их основного предмета, ядра анализа выделяются теоретико-технологические, общенаучные и инженерно-методические зна ния. Опираясь на эти знания как исходные принципы и организующие на чала, инженерно-технологические науки решают важнейший комплекс прикладных задач. На уровне инженерно-технологической методологии Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  этот комплекс задач связан с разработкой технологических способов и методов преобразования предмета в необходимый продукт, структурно функциональных основ инженерного анализа и синтеза технологических цепей, с разработкой теории, формул, способов, методов, методик и приемов расчета, проектирования, организации и управления техноло гическими процессами. Целью инженерно-технологического проектиро вания является создание технологического процесса необходимого каче ства и в заданных количественных параметрах. Его продукт – это проект, включающий в свое содержание: а) модель создаваемого технологическо го процесса, которая, как и в теоретической технологии, хотя и носит се миотический (знаковый) характер, но выражена в специфическом языке чертежа, структурно-логических или функциональных схем, графиков и др. Модель описывает структурно-функциональный образ объекта, его компоненты, их взаимосвязь и взаимодействие;

б) предписания для реа лизации модели, обеспечения ее функционирования и развития.

Таким образом, технологические науки стремятся к постижению существенных связей между всеми звеньями технологического процесса, который можно выразить технологической триадой «субъект деятельно сти технологическое (техническое) средство предмет технологиче ского изменения (преобразования, взаимодействия)». Соответственно инженеры-технологи, инженеры-организаторы производства, инженеры экономисты заняты созданием, модернизацией, совершенствованием технологических процессов РЛ систем и всей сопутствующей этим про цессам инфраструктуры. Они в своей деятельности используют в при кладных значениях теоретические достижения естественных, гуманитар ных и социальных наук.

Как будет показано далее на примере радиолокации, технические науки имеют не менее сложную внутреннюю структуру. В них, как и в тех нологических науках, имеется техническая теория, методология инженер ной деятельности и методики инженерного проектирования. Отличие со стоит в том, что деятельность технических наук направлена на создание новой и совершенствование, модернизацию существующей техники как среднего звена представленной выше технологической триады. Соответ ственно этому и основная масса инженеров (инженеры-конструкторы, ин женеры-проектировщики, инженеры-исследователи, инженеры по техни ческой эксплуатации) заняты разработкой, проектированием, конструиро ванием, производством и эксплуатацией технических устройств и систем техники, используя для решения этих задач преимущественно теоретиче ские знания в области технических и естественно-математических наук.

Мы завершили характеристику технологической специфики концеп туального ядра междисциплинарной теории РЛ систем. Понятно, что это Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  только лишь некоторые теоретические основы, которые пока не в состоя нии заменить целостную теорию технологического движения информации в рамках РЛ системы. В то же время деятельность, охватывающая рас смотренную технологическую триаду, сама по себе является некоторой целенаправленной нормативной подсистемой РЛ системы и в этом своем качестве может изучаться не только как объект технологического, но и системного анализа. Сама же системная концепция, с учетом специфики исследуемой проблемы, составляет важный компонент целостной теории РЛ систем. Рассмотрим основные положения системной теории более под робно.

1.1.2. Системотехнический компонент теории   радиолокационных систем  Как известно, онтологической основой формирования системного представления о мире является тот очевидный факт, что живая и неживая природа разделена на слои (стратифицирована) с различной степенью ор ганизованности. Высшие, более макроскопические слои являются основ ными и поэтому «возвышаются» над низшими микроскопическими слоя ми. Если организационная структура слоя такова, что он как целое облада ет качественно новыми характеристиками, которых нет в нижних слоях, то такой слой принято определять как систему. Таким образом, система – это нечто большее, чем просто сумма ее составляющих, потому что она обладает качествами, которые не являются признаками частей, а только системы как целого. Изучение фрагментов реальности с точки зрения структуры и, следовательно, с точки зрения их некоторых общих свойств, таких как отношение между целым и частями, виды внутренних взаимо действий, степень сложности того или иного фрагмента и др., позволяет рассматривать природные и общественные феномены с единой теоретиче ской и методологической позиции, получившей название системного под хода, а в терминологии Томаса Куна – системной парадигмы.

Современный системный подход к исследованию объектов и процес сов реальности представляет собой диалектическое единство системологии как теории и системотехники как метода. Теоретической основой этого подхода является теория всеобщей организационной науки (тектология), разработанная в 1913–1928 гг. отечественным ученым А.А. Богдановым.

В этой работе автор уделил большое внимание проблеме системной цело стности общества и его отдельных подсистем различного рода. Он предви дел, что «"коллективистское" общество представляет собой высокодиффе ренцированную систему, между частями и разными сторонами которого Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  должны возникать и возникают все новые и новые расхождения». По мне нию основателя общей теории систем А.А. Богданова, дифференциация, богатство внутренних связей системы выражают уровень ее развития. Од новременно целостность системы требует гармонизации, что обеспечива ется развитием соответствующих связей («дополнительных соотношений») между расходящимися частями. Возрастание различий между элементами системы ведет к все более устойчивым структурным соотношениям внутри нее. При этом «системное расхождение заключает в себе тенденцию разви тия, направленную к дополнительным связям».

Вместе с тем системное расхождение заключает в себе и другую тен денцию, развивающую определенные условия неустойчивости – обостре ние системных противоречий. Противоречия эти на известном уровне их развития способны перевешивать значение дополнительных связей. По этому любая система путем дифференциации элементов развивается про грессивно до известного предела, когда части целого становятся слишком различными в своей организации. На этой стадии дезорганизующий мо мент – следствие накопившихся системных противоречий – превышает си лу дополнительных связей между частями и ведет к их разрыву, к общему крушению организационной формы целого. Как подчеркивал А.А. Богда нов, «результатом должно явиться или преобразование структуры, или простой распад»11.

Последователи А.А. Богданова (Л. Берталанфи, Ст. Бир, Н. Винер, А. Рапопорт, П.К. Анохин, В.Н. Садовский, Э.Г. Юдин и др.) развили вы сказанные им системные идеи и гипотезы в рамках нескольких «систем ных направлений»: системный подход, системные исследования, систем ный анализ, общая теория систем, системология, системотехника и т. д., которые П.К. Анохин в свое время удачно назвал обобщенным термином «системное движение».

В настоящее время системный подход является важнейшим практи ко-ориентированным методологическим средством анализа и синтеза сложных объектов различной физической природы и различного назначе ния, находящихся в относительно устойчивом состоянии. Его теоретико методологической основой является общая теория систем (ОТС), в совре менном виде сформулированная Л. фон Берталанфи и А. Рапопортом12.

Данная теория начинается с определения системы как комплекса взаимо действующих компонентов, формирующих организованное целое. В ней не существует принципиального различия между физическими (неоргани Богданов А.А. Тектология (Всеобщая организационная наука): в 2-х кн. Кн. 1 / отв.

ред. Л.И. Абалкин. М. : Экономика, 1989. С. 32–33.

Берталанфи Л. Общая теория систем – критический обзор // Исследования по общей теории систем / ред. В.Н. Садовский, Э. Г. Юдин. М., 1969.

Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  ческими), биологическими (органическими) и поведенческими (социаль ными) системами. Тем не менее, внутренняя динамика и способ взаимо действия с окружающей средой (то есть тип организованности) позволяют провести разграничительную линию между этими классами систем.

Основной подход, следуя которому можно выявить и классифици ровать системные признаки в ОТС, состоит в следующем. В процессе взаимодействия с изменяющимся окружающим миром открытые систе мы, взаимодействуя с внешней средой, стремятся сохранить совокупность собственных системных признаков (свою «индивидуальность»13) и меха низм сохранения устойчивости самой системы (механизм динамической адаптации системы внутри изменяющегося окружения). Так как обмен материей (или системными элементами) происходит между открытой системой и окружающим ее миром, элементы такой системы в своем ис ходном виде не могут быть сохранены;

тем не менее, отношения между элементами и системной структурой сохраняются. Это простейший спо соб сохранения «индивидуальности». Более высокий способ связан со способностью организации системы к воспроизведению структур, если эти структуры вызваны внешними факторами. Наконец, еще более высо кий способ сохранения «индивидуальности» системы заключается в вос произведении ее внутренней организации посредством самоорганизации и самовоспроизводства.

Что касается механизма сохранения устойчивости системы, здесь ОТС выделяет две альтернативы. В простых случаях «постоянства среди изменений» сохраненные или близкие к ним свойства системы стабильны или стационарны. Отклонения от нормального состояния ведут к цепочке событий, которые восстанавливают начальное нормальное состояние за счет петли обратной связи. Альтернативный же механизм восстановления стационарного состояния реализуется в виде динамической процедуры, которая не является обратной связью в обычном ее понимании, а наоборот, реализуется через свободное динамическое взаимодействие внутри много компонентной системы, которое ведет к «слепой» (неуправляемой) само регуляции системы.

Для сложных систем высокого уровня (например, человека) сохране ние индивидуальности означает «поддержание автономии и целостности личности». Взаимодействие и обмен этой открытой системы с окружаю щим ее миром происходит в процессе коммуникаций и обмена информа цией (знаниями), чувствами и эмоциями. Отбор в процессе этого обмена приводит к созданию некоторой иерархии правил принятия, отказа или ис Первоначально термин был введен применительно к живым (биологическим) систе мам. Для случая его распространения на системы другой природы он взят в кавычки.

Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  ключения любого вида информации, которая угрожает столкновением с ранее сформированными идеологическими, политическими или религи озными идеями. Очевидно, что форма этого процесса обмена относится в большей степени к форме структуры личности. Подобные процессы ха рактерны и для общества как некоторой совокупности индивидов, все про тиворечивое многообразие индивидуальных качеств которых составляют равнодействующую в виде так называемой идентификационной матрицы общественного сознания.

Поскольку система представляет собой организованное целое, по стольку неизбежно встает проблема ее границ, проблема выделения систе мы из окружающей ее среды. Однако во многих случаях эта проблема ре шается достаточно просто, потому что можно четко выделить, с одной стороны, активно взаимодействующие системные компоненты с цикличе ски связанной динамикой, а с другой – слабую неопределенную взаимо связь между системными компонентами и внешним окружением системы.

Такое выделение системы из ее окружения хотя и не является абсолютным, так как системы и их окружение могут всегда определяться как подсисте мы в интегральной иерархической структуре более высокого уровня, оно, тем не менее, ведет к классификации сил и способов взаимодействия меж ду системой и компонентами внешнего окружения.

В наиболее общих случаях открытых систем, окруженных внешним миром, системы не обязательно точно сохраняют свою «индивидуаль ность» под воздействием изменяющихся внешних условий, но они реаги руют на эти изменения методом структурно-консервативной динамической адаптации, при котором внутренние отношения между системными эле ментами могут непрерывно изменяться без утери их главных качеств и так долго, как долго будет сохраняться (в определенных пределах интенсивно сти) воздействие внешнего окружения. Если же изменения внешнего ок ружения превысят определенный предел, система может стать нестабиль ной и начать движение к другой фазе или форме внутренних отношений.

Стабильность сменяется нестабильностью и возможным переходом систе мы в новое качественное состояние, называемым фазовым переходом.

С возникновением ситуации нестабильности ОТС утрачивает свою объяс нительную и прогностическую силу относительно сущности и форм суще ствования неустойчивых систем, уступая место новой отрасли системно научного знания – синергетике.

При определении классификационных признаков систем различной природы и назначения обычно исходят из диалектики их структуры и функций. Структура физических систем, как правило, может быть уста новлена детально аналитическими средствами, описывающими законы природы на микроуровне. По специфике функций, выполняемых этими Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  структурами, принято выделять два вида таких систем: а) системы без це ленаправленно спроектированных функциональных структур и б) системы, целенаправленно спроектированные человеком и наделенные им специфи ческими структурами. В первом случае речь идет о системах неживой природы. Если такие системы имеют некое постоянство, проявляющее ди намическую стабильность и/или адаптацию к окружающей среде, которую можно интерпретировать как целостность, тогда эта целостность является возникшим системным свойством. Во втором случае речь идет о техниче ских системах, в которых цели «не заканчиваются в самих структурах», а возникают от намерений в сознании идеологов, методологов, инженеров конструкторов и конечных пользователей. Если в таких технических сис темах имеется специфическое качество адаптационного приспособления, они относятся к подклассу кибернетических систем.

В биологических системах взаимодействие структур происходит та ким образом, «как будто оно сконструировано и направлено рациональным замыслом» в соответствии с выполнением каких-то полезных для системы намерений. Тем не менее, функциональная направленность («рациоморф ность») структур в такого рода системах (биологических организмах) объ ясняется продолжительным воздействием механизмов эволюции.

Функции, выполняемые структурами в социальных системах, уже не являются «рациоморфным» результатом эволюции, а являются резуль татом намеренно и осознанно действующих разумных и рациональных субъектов, которые предвидят в своем сознании, какая из структур может наиболее эффективно выполнять необходимые для достижения данной це ли виды деятельности. Завершенный набор осознанно сформулированных целей, намерений и достижений общества устанавливает смысловую и культурную тождественность в понимании членов этого общества как некоторой социальной целостности.

В социальных системах, опосредствованных некоторой подсистемой техники (так называемые эрготические, или человеко-машинные систе мы), разумность и рационализм субъектов деятельности в виде знания и последовательного применения законов социальной формы движения материи дополнительно предполагают знание и применение всеобщих за конов технологического движения вещества, энергии и информации, объе диняющих в единое целое и субъективный, и объективный компоненты такой системы.

Таким образом, сравнив физические, биологические и социальные системы, можно проследить определенную преемственность от «слепого»

возникновения целостных свойств путем воздействий законов природы в физике или направленных эффектов в технике, через «рациоморфное по ведение» функциональных структур в биологии, к знаковым структурам, Раздел 1. Единая автоматизированная радиолокационная система:   основы теории и методологии  привнесенным человеком через целенаправленную и опосредствованную техникой деятельность в свою социально-культурную систему.

Одним из основных преимуществ ОТС является отражение в ней то го достаточно важного обстоятельства, что существуют структурные и динамические сходства (а не только случайные и поверхностные анало гии) между существенно различными физическими, биологическими и со циальными системами.

Однако даже самые передовые и абстрактные научные теории долж ны быть детерминированы практикой. Поэтому осознание и вербальное описание сравниваемых структур и динамики в различных системах необ ходимо дополнить операционализмом (разработкой и исследованием).

В этой связи ОТС начинает члениться на ряд частных научных концепций и постепенно трансформироваться в метод системного исследования, пре дусматривающий введение некоторого формализованного алгоритма, ве дущего к точной формулировке структурной сопоставимости различных систем.

Завершающим шагом в системно-теоретическом исследовании явля ется объяснение имеющихся (возникших) системных признаков. Об объ яснительном уровне развития теории можно говорить в том случае, если между этой теорией и разработанным на ее основе методом познания и преобразования действительности имеются следующие устойчивые взаимосвязи:

1. Существует строгая процедура верификации (в терминологии К. Поппера – фальсификации) с точными (если возможно количественны ми) критериями, способными разграничить истинные и ложные теоретиче ские утверждения об исследуемой системе, поскольку ценность теории вы сока только в том случае, если она доказана как правильная по отношению к множеству независимых критериев и если как можно больше альтерна тивных теорий могут быть отвергнутыми на основании этих же критериев как ложные.

2. Истинное содержание теории состоит из изоморфизма (эмпириче ски проверенного критическими экспериментами) между какими-то слоя ми реально существующей системы и концептуальными положениями структуры этой теории. Причем внутренняя концептуальная структура теории является закономерным следствием логической и/или математиче ской дедукции. В этом случае логически установленная интерполяция ме жду теоретическими концепциями (через проверенный изоморфизм) соот ветствует структурным и динамическим внутри реальной системы.

В целом системный подход опирается на философскую методоло гию, общетеоретическое и конкретно-теоретическое научное знание о сис темах с последующей их дифференциацией по общетехническим и кон Глава 1. Теоретикометодологические основания и принципы   построения радиолокационных систем  кретно-техническим моделям и разработкам (рис. 1.3)14. В иерархии пред ставленных на рисунке теорий системный подход к проблемам становле ния и развития РЛ систем входит в класс эмпирических системных теорий и разработок.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.